基于懸絲位移光電傳感技術的橋梁動撓度檢測.pdf

1、橋梁是公路和鐵路交通中較為重要的公共基礎設施,由于種種原因,橋梁坍塌、斷裂等引起的事故卻頻頻發(fā)生,不僅造成了巨大經(jīng)濟損失,而且社會負面影響大。所以對橋梁的結構、荷載性能進行安全監(jiān)測就顯得尤為重要。橋梁撓度是評價橋梁結構和荷載性能的一項重要指標,是橋梁安全性、穩(wěn)定性以及可靠性檢測的重要組成部分,也是橋梁安全性評價的一項重要指標。目前,現(xiàn)有的橋梁撓度的檢測方法多用于橋梁靜態(tài)撓度的檢測,而一些可用于動撓度的檢測方法卻存在諸多不足,如受環(huán)境影響

2、較大、測量精度不高和設備造價昂貴等。為實現(xiàn)橋梁動撓度高精度檢測,本文提出了基于懸絲位移光電傳感技術橋梁動撓度檢測方法,進行了理論和試驗研究。
　　提出了基于準直激光束進行懸絲二維動位移檢測方法,介紹了動撓度檢測系統(tǒng)的總體結構方案,對系統(tǒng)中的光源、懸絲的選擇原則進行了討論。該系統(tǒng)以懸絲為橋梁撓度檢測的參照基準,采用 CCD器件為光信號的接收屏,通過數(shù)據(jù)處理計算得到橋梁撓度。針對懸絲二維位移的光電檢測技術,提出了大量程動撓度測量方法、

3、大口徑準直光束實現(xiàn)方法,提出了光源非正交性和 CCD器件非正交性的光學測量系統(tǒng)的計算方法。
　　闡述了圖像邊緣檢測算法。介紹了邊緣提取的兩種算法——閾值法和梯度法,分析了這兩種算法針對懸絲圖像邊緣提取的可行性。討論了常見的 CCD像點位置提取算法——重心算點和中心算點,確定實際應用中的算法。分析了當橋梁動撓度大范圍內(nèi)變動時利用 CCD器件進行拼接完成測量,并對數(shù)據(jù)分析處理和融合算法進行了介紹。
　　設計了基于懸絲光電位移傳感

4、技術的檢測系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)以FPGA為邏輯控制器件,CCD為接收信號元件,DSP為信號處理單元,通過串口通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機上。軟件系統(tǒng)采用 VC++平臺編寫了低通濾波器,剔除了懸絲自身振動的影響,得到橋梁動撓度曲線圖。
　　利用懸絲光電位移傳感技術完成了橋梁動撓度的試驗檢測,分析了測量過程中主要誤差產(chǎn)生的原因,討論了系統(tǒng)的光學結構和懸絲的物理性質(zhì)對測量結果及其精度的影響。
　　本研究表明基于懸絲光電位移傳感技術的橋梁動撓度